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多效蒸发海水淡化系统变量相关性分析与全周期操作优化

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化工学报 2025年

作者：袁梦星孙琳罗雄麟中国石油大学(北京)人工智能学院自动化系

多效蒸发是当前最为主要的海水淡化方法之一，其包含多个操纵变量且变量间相互耦合共同作用。在实际生产过程中，常以满足一定淡水产量要求和造水比最优为目标进行操作优化。同时随着生产运行，操作条件和要求也时常发生变化，根据工艺... 详细信息

多效蒸发是当前最为主要的海水淡化方法之一，其包含多个操纵变量且变量间相互耦合共同作用。在实际生产过程中，常以满足一定淡水产量要求和造水比最优为目标进行操作优化。同时随着生产运行，操作条件和要求也时常发生变化，根据工艺设计的操作方案在全周期运行过程中难以实现持续优化。本文首先提出一种操作变量决策策略，通过相关性及通径分析确定各操作变量与二次蒸汽产量的内在联系以及作用机制，并综合考虑系统各效间的关联性以及装置能量回收，最终确定优化决策变量。同时，考虑到稳态优化大多基于初始状态，本文兼顾全运行周期，引入滚动优化方法，以最大化全周期累积造水比为目标，提出一种全周期操作优化策略。结果表明，相比于示例仿真，全周期操作优化方法的累积造水比显著提升了12.15%。

关键词：多效蒸发耦合特性相关分析全周期累积造水比滚动优化

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基于模糊强化学习和模型预测控制的追逃博弈

控制与决策 2025年

作者：胡鹏林潘泉赵春晖西北工业大学自动化学院

针对三维空间中智能体追逃博弈策略制定与鲁棒控制问题,本文提出了一种基于模糊强化学习与模型预测控制(model predictive control, MPC)的分层追逃博弈框架.所提框架结合三维空间的阿氏圆和模糊行动者-评论家学习(fuzzy actor-critic l... 详细信息

针对三维空间中智能体追逃博弈策略制定与鲁棒控制问题,本文提出了一种基于模糊强化学习与模型预测控制(model predictive control, MPC)的分层追逃博弈框架.所提框架结合三维空间的阿氏圆和模糊行动者-评论家学习(fuzzy actor-critic learning, FACL)算法获得智能体的运动信息,然后将其用作MPC算法的参考输入来设计四旋翼无人机的控制器.通过对四旋翼欠驱动系统模型进行解耦,设计了考虑误差系统积分项的高度、平移和姿态控制器.通过FACL算法提供的参考信息,有效提高了MPC算法的控制效率.仿真和实验结果表明,所设计的分层框架可以很好地解决三维空间追逃博弈问题.

关键词：三维追逃博弈阿氏圆模糊强化学习模型预测控制

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面向下肢外骨骼的运动意图识别算法研究

智能系统学报 2025年

作者：牛苗赫雷飞北京工业大学都柏林国际学院北京工业大学信息学部

随着人工智能和传感技术的快速发展，下肢外骨骼技术在助力行走和运动辅助领域展现出巨大的潜力，利用表面肌电(surface myoelectricity， sEMG)信号解码人体运动意图对实现人机运动的协调统一至关重要。然而，由于sEMG信号具有时空差... 详细信息

随着人工智能和传感技术的快速发展，下肢外骨骼技术在助力行走和运动辅助领域展现出巨大的潜力，利用表面肌电(surface myoelectricity， sEMG)信号解码人体运动意图对实现人机运动的协调统一至关重要。然而，由于sEMG信号具有时空差异和非线性动态的特点，导致现有方法存在特征捕捉单一、识别准确率低等不足。针对上述问题，提出一种基于多尺度卷积神经网络的运动意图感知模型。该模型采用多个差异卷积块提取sEMG信号的时间与空间尺度特征，并利用多层深度网络捕捉sEMG信号的非线性动态特征。该模型针对离线肌电数据库的识别准确率达到94%，其中对全脚离地运动类别的识别准确率高达98%。在人体穿戴下肢外骨骼进行在线运动意图识别实验中，该模型的平均识别准确率超过90%，验证了其在下肢外骨骼意图识别领域的有效性。

关键词：下肢外骨骼助力行走表面肌电信号人机运动多尺度卷积神经网络感知模型意图识别

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速率自适应的海面物联网跨层机会传输协议

控制与决策 2025年第1期40卷 180-186页

作者：赵瑞琴张东健全豪刘创源王海燕西北工业大学航海学院海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室(西北工业大学) 西北工业大学国家卓越工程师学院陕西科技大学电子信息与人工智能学院

海面物联网在海洋观测、海域监测等应用中发挥着重要作用.复杂动态海洋环境造成海洋网络链路状态、链路质量的时变特征,且其给海面物联网带来了严峻挑战,为此,将物理层自适应数据速率、媒体访问控制(MAC)层载波侦听多址接入与网络层机... 详细信息

海面物联网在海洋观测、海域监测等应用中发挥着重要作用.复杂动态海洋环境造成海洋网络链路状态、链路质量的时变特征,且其给海面物联网带来了严峻挑战,为此,将物理层自适应数据速率、媒体访问控制(MAC)层载波侦听多址接入与网络层机会路由联合进行跨层设计,提出速率自适应海面物联网跨层传输协议,通过3次握手机制机会性选择最佳转发结点并基于动态信噪比实现传输速率实时自适应调整,旨在提高动态复杂海洋环境下海面物联网的稳健性.陆地和湖上试验结果表明,所提协议在数据包交付率、能耗与时延方面性能优异,可为复杂动态海洋环境中海面物联网数据的高效传输提供重要的技术途径.

关键词：海洋物联网机会路由网络速率自适应 LoRa 海洋链路

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区域敏感的场景图生成方法

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 51-58页

作者：王立春付芳玉徐凯徐洪波尹宝才北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学多媒体与智能软件技术北京市重点实验室北京100124

针对基于关系边界框提取的谓词特征粒度相对较粗的问题,提出区域敏感的场景图生成(region-sensitive scene graph generation,RS-SGG)方法。谓词特征提取模块将关系边界框分为4个区域,基于自注意力机制抑制关系边界框中与关系分类无关... 详细信息

针对基于关系边界框提取的谓词特征粒度相对较粗的问题,提出区域敏感的场景图生成(region-sensitive scene graph generation,RS-SGG)方法。谓词特征提取模块将关系边界框分为4个区域,基于自注意力机制抑制关系边界框中与关系分类无关的背景区域。关系特征解码器在进行关系预测时不仅考虑了物体对的视觉特征和语义特征,也考虑了物体对的位置特征。在视觉基因组(visual genome,VG)数据集上分别计算了RS-SGG方法针对场景图生成、场景图分类和谓词分类3个子任务的图约束召回率和无图约束召回率,并与主流的场景图生成方法进行了比较。实验结果表明,RS-SGG的图约束召回率和无图约束召回率均优于主流方法。此外,可视化实验结果也进一步证明了所提出方法的有效性。

关键词：图像理解场景图生成物体分类关系分类区域感知自注意力机制

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异构无人系统协同控制研究进展

工程科学学报 2025年第1期47卷 66-78页

作者：郭兴李擎姚其家鲁小雅北京科技大学自动化学院北京100083 工业过程知识自动化教育部重点实验室北京100083

面对复杂化、多样化和立体化的任务需求,异构无人系统将空、地、海跨域优势互补,最大化提升系统各方面能力,为未来协同作战和智慧民生提供有力的技术保障.首先,梳理了国内外在跨域协同领域出台的推动性文件,介绍了异构无人系统在军用、... 详细信息

面对复杂化、多样化和立体化的任务需求,异构无人系统将空、地、海跨域优势互补,最大化提升系统各方面能力,为未来协同作战和智慧民生提供有力的技术保障.首先,梳理了国内外在跨域协同领域出台的推动性文件,介绍了异构无人系统在军用、科研院所和民用等三方面的实际应用.其次,针对异构无人系统关键技术之一的协同控制,分别阐述了异构无人系统协同控制在一致性、轨迹跟踪和编队‒合围等三方面的最新进展.此外,还特别讨论了在不同通信条件下协同控制所面临的挑战和解决方案.其中,由于一致性和轨迹跟踪存在上层控制理论性和下层控制可行性的区别,进一步从滑模控制、自适应控制、反步控制和自适应动态规划等四方面对轨迹跟踪研究展开阐述.然后,为了更好地促进异构无人系统协同控制在实际中的应用,通过总结前人相关工作,讨论了其在多约束控制与实时性、多任务切换控制和跨域通信下稳定性等三方面亟需解决的技术瓶颈.最后,综合异构无人系统协同控制研究现状和实际需求来看,指出了其在深度强化学习与分布式博弈、人机交互以及反群体智能等三方面的发展趋势.

关键词：异构无人系统协同控制跨域协同任务需求技术瓶颈

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面向海洋气象预报的低时延智能物联网构建

电子学报 2025年

作者：李竟博马礼李阳傅颖勋马东超北京工业大学计算机学院北方工业大学信息学院

人工智能技术广泛应用于海洋气象预报，且越来越依靠物联网获取海洋环境中多种模态的海量感知数据.针对数据的获取数量和传输速度不足以支撑模型精准预报的问题，提出了面向海洋气象预报的低时延智能物联网构建方案.首先，设计了智能物... 详细信息

人工智能技术广泛应用于海洋气象预报，且越来越依靠物联网获取海洋环境中多种模态的海量感知数据.针对数据的获取数量和传输速度不足以支撑模型精准预报的问题，提出了面向海洋气象预报的低时延智能物联网构建方案.首先，设计了智能物联网海洋气象预报融合架构，该架构不仅充分适配了人工智能技术和物联网技术，更实现了对海洋气象数据的高效采集、处理与分析，为海洋气象预报提供了有效灵活的底层结构.其次，优化了异构海洋感知设备协同组网方法，通过优化多层耦合网络拓扑，实现了异构海洋感知设备的高效互联，保证了数据收集的全面性和准确性.最后，提出了海洋感知网络低时延路由算法，该算法通过智能路径选择和数据传输优化，减少了信息从感知设备到数据中心的传输延迟，确保预报数据的快速更新.经实验验证，该方案充分利用智能物联网的优势，解决了海洋气象预报中数据获取难和处理延迟长的问题，所提方案的时延均值降低37%，时延中值降低38%，为海洋气象实时和准确的预报提供有力支持.

关键词：人工智能物联网海洋气象预报组网优化路由策略

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自动引线系统中旋转偏心检测与补偿方法

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 1-12页

作者：王跃宗曲道多王盛逸北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了... 详细信息

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了一种偏心模型与图像特征提取算法结合的偏差测量方法,并提出基于自动控制与补偿模型的校正方法。通过实验验证了模型的精确性以及偏心补偿的有效性,基于均方根误差的评价,模型对于偏差预测以及特征提取算法均具有较高的精度,补偿后的最大残余误差小于4μm,平均补偿幅度约为98.6%,引线实验展示了所提方法的优良性能。提出的偏心检测补偿方法具有精度高、复杂度低、效率高、实时性,以及嵌入式等优点,且在微操作以及微装配领域具有更合适、更广泛的应用。

关键词：空心杯转子线圈旋转偏心模型特征提取微操作微装配

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基于动态注意图的储粮害虫智能识别研究

中国粮油学报 2025年

作者：杨海英赵颖周晓光王殿轩李佐勇辽宁工业大学电子与信息工程学院北京邮电大学智能工程与自动化学院河南工业大学粮油食品学院闽江大学计算机与控制工程学院

本研究旨在解决实际仓储场景中储粮害虫多物种混合图像的检测识别问题。我们通过对YOLOv5基础模型架构的改进，提出了一种基于动态注意图的储粮害虫检测识别方法。首次利用粮堆储粮害虫采集装置获取了仓储害虫不同物种混合的图像数据，... 详细信息

本研究旨在解决实际仓储场景中储粮害虫多物种混合图像的检测识别问题。我们通过对YOLOv5基础模型架构的改进，提出了一种基于动态注意图的储粮害虫检测识别方法。首次利用粮堆储粮害虫采集装置获取了仓储害虫不同物种混合的图像数据，并构建了单物种图像和多物种混合图像数据集。本研究运用的方法借助多个动态注意图的有机组合，构建特征之间的长距离依赖关系模型，动态筛选特征图中与当前位置相关性最高的邻接节点，从而增强模型的特征提取能力，提高检测识别精度。在储粮害虫单物种和多物种混合图像的检测识别任务中，该模型的平均精度均值mAP@0.5分别达到了97.2%和91.0%。此外，该模型已成功部署到相关的储粮害虫监测识别系统中，并取得了良好的检测识别效果。

关键词：单物种图像多物种混合图像检测识别深度学习动态注意图